| 工業基礎專欄 | 雙離合器傳動系統開發與測試

多年來，台灣車輛產業在傳動系統零組件的加工製造技術上受國際大廠肯定，然而對於系統化的設計與產品，卻依然未見成熟。因此，為彌補系統化技術的缺口，工研院機械所團隊配合國內相關業者，在106年度展開的工業基礎技術計畫中，發展針對車輛載具之傳動系統技術，並聚焦於先進動力切換之雙離合器傳動系統（Dual Clutch Transmission, DCT）設計開發與性能驗證。

雙離合器傳動系統為車輛動力傳動領域相當重要的發明，起源至今雖已半個世紀之長，然而直至西元2000年後，技術才較為成熟並廣泛應用於車輛載具[1]。DCT於車輛傳動系統中一般為提供換檔功能（Shifting function），相較於傳統手動排檔變速器（MT）具有更快速地換檔響應，而相較於自動排檔變速器（AT）則有更好的效率表現。然而，其技術範疇涵蓋甚廣，就濕式雙離合器系統（Wet DCT）而言，零組件包含離合器模組本體及其相連接之傳動軸件、液壓驅動與散熱系統以及驅動控制系統。其中最具技術難度者為驅動控制部分，若控制策略設定不當，則影響車輛的動態性能，不僅換檔時間無法縮短之外，換檔過程中乘客也將明顯感到車身頓挫而不適，甚至可能造成離合器磨損而導致換檔功能失效，對於安全上不容輕忽。因此，為發展此項技術，需建構根本的理論基礎與設計工具，並投入樣品開發，搭配實際測試與驗證，取得必要之設計參數以及調變各別參數對操作性能的影響。

本計畫於106年度的執行成果，已完成離合器模組設計，透過已建立之試算與分析工具，可依據目標車的動力需求取得離合器零組件之設計參數。同時完成離合器模組雛型製作，以驗證設計參數之可行性與性能。細節內容可參考機械專刊[2]。107年度之成果，不僅完成了離合器之液壓系統、驅動液壓之控制系統外，並完成建立一測試實驗台，可實測已開發之雙離合器傳動系統，記錄其測試結果之數據。

圖1 測試實驗台與實測結果

圖1為本計畫建立之離合器測試實驗台及部分實測結果。如圖所示，該測試台之動力源規格為額定40kW馬達，負載為氣壓式制動器，制動扭力最高可達1500Nm。待測物之輸入軸與輸出軸兩端分別裝設扭力計量測轉速及扭力值，並透過數據擷取裝置記錄數據。液壓系統部分，藉以驅動離合器作動之液壓電子泵功率為1HP，輸出壓力最高25bar；電磁閥最大操作流量7.6L/min，響應頻率150Hz。而在控制部分，因配合初期實驗開發階段所需，我們選用Labview軟體搭配控制器建構一虛擬控制平台。該控制平台可調控項目包括：1. 輸入源馬達之扭力、轉速。2. 雙離合器各別的建壓壓力值、建壓與降壓指令曲線。3. 離合器切換之自動控制策略，例如輸入扭力及轉速達設定值而觸發離合器自動切換等功能。因此，藉此控制平台即可對此雙離合器系統之動力切換模式進行調控並優化其性能，如縮減離合器切換時間及降低切換時產生的振動現象，以取得系統操作最佳的設計參數。